在蝶閥關閉過程中關閉蝶閥所需力矩小于軸承處所受到的摩擦阻力矩

為了防止泥沙淤積妨礙閥門開啟，蝶閥廠下緣逆水流關閉，動水力矩 M 總是趨向使活門關閉，活門上的動水壓力沿水流方向的分力 p 順水流方向，垂直分力 P1 方向向上。

活門關閉時，水完全靜止，活門上承受靜水壓力。由于活門上、下的位置差異，靜水壓力的作用中心在活門中心線以下，這樣，對于臥軸蝶閥活門，就產生了使活門轉動的靜水力矩。

在芹山水電站中，蝶閥處于接近全關的位置不能正常關閉。

在閥門操作中，操作機構各轉動銷軸處均存在摩擦力和摩擦力矩。其中，閥軸與軸瓦間的摩擦力和力矩是主要的，其數值占據總的摩擦力降摩擦力矩的絕大部分。

根據設計工況，閥軸和鑄鋁青銅的摩擦因數一般取拜 μ=0.15，所以在最高水頭 121.5m 時，蝶閥可以靠本身配置的重錘進行自動關閉。而要出現蝶閥不能自動關閉現象必須的條件是 μ＞0.27。因此可以得出以下結論：

芹山水電站 #1、#2 蝶閥在運行 2 年以后，在關閉時出現了不同程度的關不到全關位置的現象。我們分析認為，出現這種情況的原因有以下 2 點：

（1）蝶閥在經過 2 年多的運行后，閥軸和軸承之間有可能出現泥沙沉淀，導致閥軸和軸承之間的間隙減小，軸承摩擦因數增加。在閥門的關閉過程中，當活門接近全關位置時，活門上、下游之間形成一個壓差，這個壓差會在閥軸上產生一個阻礙關閉的力矩，這個阻力矩與軸承的摩擦因數成正比，當阻力矩大于閥門關閉力矩時會出現上述現象。

（2）軸承經過一段時間運行后，軸承潤滑面可能有腐蝕，軸承出現了磨損，摩擦因數增加，也會導致上述現象。

4 處理方法

（1）改變關閉蝶閥的操作程序。在關閉蝶閥的同時，打開旁通閥，在關閥結束后，再關閉旁通閥。這樣，可以讓蝶閥在關閉過程中前、后水壓始終平衡，消除了關閥過程中蝶閥上、下游之間的壓差，大大降低了關閉時的摩擦阻力，使關閥能順利進行，而且可以減少軸承潤滑面的磨損，增加蝶閥軸承的使用壽命。

（2）現配置的 2 個重錘的側面各預留有 4 個 M30 的螺孔，可在重錘上加一些鋼板，然后用螺絲緊固。這樣就增加了重錘的質量，從而增加蝶閥關閉時的重錘力矩，使蝶閥在軸承摩擦系數增大時也能順利關閉。

在以上 2 種方法中，如果采用第 2 種方法進行改造，蝶閥可在一段時間內比較順利地自行關閉，但運行時間長了以后，隨著泥沙在閥軸和軸承之間的沉淀和軸承潤滑面的進一步磨損，摩擦因數增大引起摩擦阻力越來越大，蝶閥有可能又不能自行關閉，甚至需更換新軸承。因此，在考慮到處理上述問題的難度和電站的安全經濟運行，在采用了修改蝶閥關閉流程的方法，如圖 1 所示（圖中灰色為改進增加流程部分）。

圖 1 改進后的蝶閥關閉流程

5 實際應用情況

芹山水電站蝶閥關閉流程經過改進后，在關閉的同時開啟旁通閥，對閥后充水。蝶閥在上、下游無水壓差的情況下關閉。在此過程中，基本消除了作用在活門上的靜水力矩，同時，大大減小了閥軸的摩擦力矩。實踐表明，改進后蝶閥運行穩定，自行關閉正常，關閉效果良好。

同時考慮到機組過速時，因調速器主配壓閥拒動，需使蝶閥關閉來防止機組過速。在這種方式下，為防止由于關閉蝶閥時開旁通閥造成機組轉速升高，在過速保護裝置動作油管路中，并一油管至調速器事故電磁閥。當過速保護裝置動作時，事故電磁閥也動作，調速器主配壓閥快速朝關側動作，關閉導葉，防止機組飛逸。

6 結束語

應用該關閉流程的蝶閥，由于在關閉時蝶閥前、后水壓平衡，受靜水壓力較小，大大減少了閥軸的摩擦力矩，也減小了蝶閥的主軸及軸承的磨損，延長了蝶閥主軸及軸承的檢修周期，同時也保證了蝶閥的穩定運行，確保了水電站的安全經濟運行。

若在含泥沙量較大的水電站使用蝶閥，最好不要采用該種帶自關閉裝置的蝶閥，因為采用帶自關閉裝置的蝶閥，運行時間長了以后，隨著泥沙在閥軸和軸承之間的沉淀和軸承潤滑面的磨損，軸承摩擦因數增大引起摩擦阻力越來越大，蝶閥最終將不會自行關閉。這必將增加蝶閥檢修次數，減少蝶閥使用壽命，不利于水電站的安全經濟穩定運行。